总线28讲，CAN总线两端，到底为什么要加120欧姆电阻？
我们通常情况下都会有这样的经验，给网络加上一个120欧的电阻，报文就能发出去了，把电阻拿掉，报文就发不出去了，所以我们也就习惯了直接给他加上一个120欧的电阻，然后就能通信上了。 好像一切都是那么习以为常，就好像每天早上起床之后要刷牙、蹲坑一样，习惯了，也就不在乎是它是为什么了…… 先来一个正确的 搞个标准的波形，两端均接了120Ω电阻，如下图： 看，多么优雅，多么标准？比师娘还要优雅…… 你看它陡峭的峰，看它波澜不惊的平，看它2.3V的差分电压，简直是教科书般的优秀！ 到这里，我们只是看到了，正确的CAN报文长什么样，接下来，我们将要分析一下错误的报文是什么样的，以及，它为什么是错误的？ 缺少终端电阻的CAN报文 当当当当！ 如下图所示，就是一个缺少终端电阻的CAN报文波形： 好了，至此，真相大白，我们能一目了然地看出来，为什么不加终端电阻，报文会发不出去！ 对于一个bit，它的上升沿没有任何问题，还是那么陡峭，横看成岭侧成峰，但是，它的下降沿出现了很大的问题，它下不去！ 那么，我们就要关心一下它了，琢磨一下，它为什么下不去……师子一号认为，这是RC电路的放电效应导致的，此时的R值基本上就是CAN端口的差分阻抗，这个阻值是相当的大。 这就是为什么，不接终端电阻，CAN报文发不出去……根本原因被找到了…电压过高 此外，我们还发现，无论是CANH的电压，还是差分电压，都比2个120Ω终端电阻时要高很多，这是电路的电流源效应导致的，但是由于驱动能力有限，它又不能保持恒流…… 搞个小电阻试试 既然电阻过大不行，那我能不能把电阻搞得尽可能小呢？ 常识告诉我们，肯定是不行的，太小了就短路了。 那么，电阻比较小的时候，究竟是什么样的呢？下图是个总线总电阻为4欧姆的波形： 我们可以清楚地看到，波形已经进入了PID调节模型，你已经看不出它是数字波形了。 CANH、CANL、差分，电压统统波澜不惊，总线完全瘫痪！ 它的驱动能力也决定了，此时不可能有差分电压。 把电阻加大一些 20欧姆 我们把总线电阻搞成20欧姆试试： 微观波形 宏观波形 我不知道别的CAN卡结果会怎么样，反正我用的同星的CAN卡，20欧姆的时候是可以正常发送并识别报文的，不知道这在业内算不算优秀水平…… 不服可以来辨一辩 但是，这个时候的波形，显然不是可靠的波形，本身已经很紊乱了，到了车上，再叠加点别的干扰，很有可能就会出问题！ 30欧姆 我们把总线电阻搞成30欧姆试试： 微观波形 宏观波形 30欧姆时的波形，已经基本上可以使用了，估计对大多数CAN卡都能识别了，毕竟它的差分电压已经达到了1.5V。 为什么是120？ 一位大神给出了理论推导，如下图所示。 经过一堆复杂的公式推导，最终得出如下结论： 当Rb=Z时，R1=Rb=Z，即无反射。 如何测试CAN双绞线的特性阻抗呢？ 使双绞线终端断开，用万用表电容档测量其阻抗得到Z1；使双绞线短接，用万用表电感档测量其阻抗得到Z2。 则双绞线的阻抗Z为Z1乘以Z2的开方。
大家都说“信号反射”、“阻抗匹配”，我也不太明白本质意义到底是什么，到底在反射什么……我只知道，电阻太大太小都不行，2个120欧姆刚刚好，用邱关源老师的知识来解释，延伸至电阻对波形的影响，我反而觉得更接地气一些。 |
